Ниткоподібні кристали
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Ниткоподібні кристали

Ниткоподібні кристали , «вуса», монокристали у формі голок і волокон, що мають діаметр від декількох нм (десятків ) до декількох сотів мкм і велике відношення довжини до діаметру (зазвичай більше 100). Відомі самородниє волокнисті кристали Au, Ag, Cu, Sn, Pb, S, різних оксидів і силікатів. Часто природні Н. до. зустрічаються у вигляді включень усередині ін. мінералів (наприклад, голки рутилу в природних кристалах рубіна, кварцу).

  Перші згадки про штучне здобуття Н. до. відносяться до 16 ст Особливий інтерес до Н. до. виник в 50-х рр. 20 ст — після того, як було виявлено, що Н. до. багатьох речовин володіють незвично високими механічними властивостями. У подальші роки в лабораторіях низки країн отримані Н. до. більше 140 різних елементів і з'єднань. Н. до. деяких тугоплавких з'єднань (карбіду кремнію, окислу алюмінію, нітриду кремнію і ін.) випускаються в промислових масштабах.

  Найбільш важлива властивість Н. до. — унікально висока міцність (близька до теоретичної, яку можна оцінити із значень модуля пружності матеріалу), що у декілька разів перевершує міцність масивних моно- і полікрісталлов ( мал. 1 ) . Висока міцність Н. до. пояснюється досконалістю їх структури і значно меншим, ніж в масивних кристалів, кількістю (а інколи повною відсутністю) об'ємних і поверхневих дефектів (одна з найважливіших причин малої дефектності Н. до. — їх малі розміри, при яких вірогідність присутності дефекту в кожному з кристалів невелика).

  Н. до. тугоплавких з'єднань, окрім високої температури плавлення і міцності, мають високий модуль пружності, хімічно інертні по відношенню до багатьом металевим, полімерним і керамічним матеріалам до вельми високих температур. У Н. до., на відміну від полікристалічних волокон, не можуть йти процеси рекристалізації, що зазвичай викликають різке падіння міцності при високих температурах. Відоме велике число методів здобуття Н. к.: фізичний випар з подальшою конденсацією, осадження з газової фази за участю хімічних реакцій, кристалізація з розчинів, направлена кристалізація евтектичних сплавів, вирощування на пористих мембранах і ін. Н. до. тугоплавких металів і з'єднань зазвичай отримують методом осадження з газової фази у високотемпературних печах періодичної, напівбезперервної або безперервної дії. На мал. 2 показані можливі схеми зростання Н. до. Найбільш важливі напрями у вживанні Н. до. — реалізація їх високих прочностних властивостей в композиційних матеріалах, а також використання їх високої теплової і абразивної стійкості.

  Літ.: Бережкова Р. Ст, Ниткоподібні кристали М., 1969; Монокристальні волокна і армовані ними матеріали, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1973.

  Ст Н. Грибків, До. І. Кравець.

Мал. 1. Міцність ниткоподібних кристалів порівняно з теоретичною і реальною міцністю деяких матеріалів: 1 — теоретична (s » 0,1 Е , де Е — модуль пружності); 2 — ниткоподібні кристали; 3 — безперервні волокна; 4 — масивні зразки.

Мал. 2. Схеми зростання ниткоподібного кристала з газової фази по дислокаційному механізму (а) і механізму пар — рідина — тверда фаза (б).